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课标版 物理;一、交变电流、交变电流的图像
1.交变电流
(1)定义:① ????和② ????都随时间做周期性变化的电流。
(2)图像:如图(a)、(b)、(c)、(d)所示都属于交变电流。其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流,如图(a)所示。
?;2.正弦式交变电流的产生:在匀强磁场里,线圈绕③ 垂直于磁场????方向的轴匀速转动时产生的电流。
自测1 图中闭合线圈都在匀强磁场中绕虚线所示的固定转轴匀速转动,不能产生正弦式交变电流的是?( ????)
?;?答案????C????A、B选项中线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场且过线圈平面
的转轴匀速转动,满足产生正弦式交变电流的条件,能产生正弦式交变电流;C选项中转轴平行于磁场,线圈转动过程中,穿过线圈的磁通量始终为零,故C中不能产生正弦式交变电流;D选项中虽然只有一半线圈在磁场中,但是始终有一边切割磁感线,且一边转出时,另一边恰好转入,保证转动过程中感应电动势连续且按照正弦规律变化。;二、正弦式交变电流的函数表达式(线圈在中性面位置开始计时)
1.电动势e随时间变化的规律:e=①???? ????。
2.负载两端的电压u随时间变化的规律:u=②??? ????。
3.电流i随时间变化的规律:i=③??? ????。
其中ω等于线圈转动的④ ????,Em=⑤??? ????。
自测2 小型交流发电机的矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动,产生的感应电动势与时间的关系是正弦函数。将发电机与一个标有“6 V,6 W”的小灯泡连接形成闭合回路,不计电路的其他电阻。当线圈的转速为n=5 r/s时,小灯泡恰好正常发光,则电路中电流的瞬时值表达式为?( ????)
A.i=sin 5t(A) ????B.i=sin 10πt(A)
C.i=1.41 sin 5t(A) ????D.i=1.41 sin 10πt(A);?答案????D 因为小灯泡正常发光,所以电路中电流的有效值为I=?=1 A,
则电流的最大值为Im=? A≈1.41 A。因为转速n=5 r/s,又ω=2nπ,所以ω=10
π rad/s,故电路中电流的瞬时值表达式为i=1.41 sin 10πt(A),选项D正确。;三、描述交变电流的物理量
1.周期和频率
(1)周期(T):交变电流完成① ????变化(线圈转一周)所需的时间,单位是秒(s),公式T=?。
(2)频率(f):交变电流在1 s内完成周期性变化的② ????。单位是赫兹(Hz)。
(3)周期和频率的关系:T=?或f=?。
2.交变电流的瞬时值、峰值、有效值
(1)瞬时值:交变电流某一时刻的值。
(2)峰值:一个周期内电压和电流所能达到的最大的值。;(3)有效值:跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值叫做交变电流的有效值。对正弦式交流电,其有效值和峰值的关系为:E=?,U=?,I=?。
自测3????(辨析题)
(1)有效值公式I=?适用于任何交变电流。?( ????)
(2)交流电气设备上所标的电压和电流值是交变电流的有效值。?( ????)
(3)交流电压表和电流表测量的是交流电的平均值。?( ????)
(4)我国使用的交变电流的周期是0.02 s,电流方向每秒改变50次。?( ????)
?答案????(1)?????(2)√????(3)?????(4)?;考点一 正弦式交变电流的产生及变化规律
?
1.两个特殊位置的特点
(1)线圈平面与中性面重合时,S⊥B,Φ最大,?=0,e=0,i=0,电流方向将发生
改变。
(2)线圈平面与中性面垂直时,S∥B,Φ=0,?最大,e最大,i最大,电流方向不
改变。
2.正弦式交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时); ;电压;?
典例1 一台小型发电机产生的电动势随时间变化的规律图像如图甲所示,已知发电机线圈内阻为20 Ω,现外接一只“100 V,125 W”的灯泡(忽略温度对电阻的影响),如图乙所示,则:?( ????)
?
A.乙图时刻线圈中感应电流为0;B.通过灯的电流随时间t的变化规律是i=?cos100πt(A)
C.灯泡能正常发光
D.灯泡的实际功率是80 W
?答案????D 由图乙可看出,该时刻线圈平面与磁场方向平行,穿过线圈的
磁通量的变化率最大,故感应电流最大,选项A错误;灯泡的电阻R=?=?
Ω=80 Ω,电路中的电流I=?=? A=1 A,通过灯泡的电流i随时间t的
变化规律为i=Im sin ωt=? sin?t=? sin 100πt(A),故选项B错误;灯泡
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